CN102149537A - 生物质和其它含碳材料超级压紧成高内能燃料 - Google Patents

生物质和其它含碳材料超级压紧成高内能燃料 Download PDF

Info

Publication number
CN102149537A
CN102149537A CN2008801064925A CN200880106492A CN102149537A CN 102149537 A CN102149537 A CN 102149537A CN 2008801064925 A CN2008801064925 A CN 2008801064925A CN 200880106492 A CN200880106492 A CN 200880106492A CN 102149537 A CN102149537 A CN 102149537A
Authority
CN
China
Prior art keywords
carbonaceous material
compacting machine
brick
living beings
super
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN2008801064925A
Other languages
English (en)
Inventor
D·B·谢弗
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
E3 BIOENERGY LLC
Original Assignee
E3 BIOENERGY LLC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by E3 BIOENERGY LLC filed Critical E3 BIOENERGY LLC
Publication of CN102149537A publication Critical patent/CN102149537A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30—PRESSES
    • B30B—PRESSES IN GENERAL
    • B30B9/00—Presses specially adapted for particular purposes
    • B30B9/02—Presses specially adapted for particular purposes for squeezing-out liquid from liquid-containing material, e.g. juice from fruits, oil from oil-containing material
    • B30B9/04—Presses specially adapted for particular purposes for squeezing-out liquid from liquid-containing material, e.g. juice from fruits, oil from oil-containing material using press rams
    • B30B9/06—Presses specially adapted for particular purposes for squeezing-out liquid from liquid-containing material, e.g. juice from fruits, oil from oil-containing material using press rams co-operating with permeable casings or strainers
    • B30B9/067—Presses specially adapted for particular purposes for squeezing-out liquid from liquid-containing material, e.g. juice from fruits, oil from oil-containing material using press rams co-operating with permeable casings or strainers with a retractable abutment member closing one end of the press chamber
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30—PRESSES
    • B30B—PRESSES IN GENERAL
    • B30B9/00—Presses specially adapted for particular purposes
    • B30B9/02—Presses specially adapted for particular purposes for squeezing-out liquid from liquid-containing material, e.g. juice from fruits, oil from oil-containing material
    • B30B9/04—Presses specially adapted for particular purposes for squeezing-out liquid from liquid-containing material, e.g. juice from fruits, oil from oil-containing material using press rams
    • B30B9/06—Presses specially adapted for particular purposes for squeezing-out liquid from liquid-containing material, e.g. juice from fruits, oil from oil-containing material using press rams co-operating with permeable casings or strainers
    • B30B9/065—Presses specially adapted for particular purposes for squeezing-out liquid from liquid-containing material, e.g. juice from fruits, oil from oil-containing material using press rams co-operating with permeable casings or strainers for making briquettes, e.g. from paper
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30—PRESSES
    • B30B—PRESSES IN GENERAL
    • B30B9/00—Presses specially adapted for particular purposes
    • B30B9/30—Presses specially adapted for particular purposes for baling; Compression boxes therefor
    • B30B9/3003—Details
    • B30B9/3039—Fluid removing means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30—PRESSES
    • B30B—PRESSES IN GENERAL
    • B30B9/00—Presses specially adapted for particular purposes
    • B30B9/30—Presses specially adapted for particular purposes for baling; Compression boxes therefor
    • B30B9/3078—Presses specially adapted for particular purposes for baling; Compression boxes therefor with precompression means
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L5/00—Solid fuels
    • C10L5/02—Solid fuels such as briquettes consisting mainly of carbonaceous materials of mineral or non-mineral origin
    • C10L5/34—Other details of the shaped fuels, e.g. briquettes
    • C10L5/36—Shape
    • C10L5/361—Briquettes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L5/00—Solid fuels
    • C10L5/40—Solid fuels essentially based on materials of non-mineral origin
    • C10L5/44—Solid fuels essentially based on materials of non-mineral origin on vegetable substances
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/10—Biofuels, e.g. bio-diesel
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/30—Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)
  • Solid Fuels And Fuel-Associated Substances (AREA)

Abstract

本发明公开了一种超级压紧机，接收含碳材料，并提供适合作为发电用燃料的砖块。压紧腔室接收含碳材料，并有至少一个压头，该压头沿运行路径往复运动，并在含碳材料上施加预定量压力。压缩腔室还有：末端执行器板或活动滑门，含碳材料压缩抵靠该末端执行器板或活动滑门，从而促使水分从含碳材料中除去；以及一个或多个脱水孔或隔膜，该脱水孔或隔膜允许水分通过，但是阻挡含碳材料。收集器捕获通过脱水孔或隔膜的水分。动力单元向至少一个压头提供动力。加热挤压腔室从压紧腔室接收含碳材料，并加热和压紧含碳材料，以便将含碳材料粘接成砖块形式。

Description

生物质和其它含碳材料超级压紧成高内能燃料
相关申请
本申请要求美国临时专利申请No.60/950539的优先权，该美国临时专利申请No.60/950539的申请日为2007年7月18日，该文献的内容被本文参引。
技术领域
本发明通常涉及将生物质转变成燃料和超级压紧技术的领域，更具体地说，涉及使用生物质发电、制造用于酒精生产和气化的原料的领域。
背景技术
生物质(biomass)通常定义为活着和最近死亡的生物材料，它能够作为可恢复燃料来用于能量生产目的。通常，生物质是指生长用作生物燃料的植物物质，但是它也包括用于产生纤维、化学物质或热量的植物或动物物质。生物质还可以包括可生物降解的垃圾，该垃圾可以作为燃料来燃烧。它不包括已经通过地质过程而转变成物质例如煤或石油的有机材料。尽管化石燃料来源于远古生物质，但是它们不能认为是通常定义的生物质，因为它们包含的碳已经长时间“离开”碳循环。因此，它们的燃烧扰乱了大气中的二氧化碳含量。
生物质由多种植物来生长，包括芒属、柳枝稷、大麻、玉米、白杨、柳树、甘蔗和油椰(棕榈油)。使用的特殊植物通常对于最终产品并不重要，但是它确实影响原材料的处理。生物质的生产是成长行业，因为对可维持的燃料源的兴趣不断增长。不过，生物质材料的特性对于大规模商业使用生物质来进行能量生产有多种障碍。
一个障碍是基于生物质通常有非常高的水含量，大约50％至80％，或者甚至更高，这导致每单位重量生物质的BTU值低。(术语“BTU”用于说明燃料的热值或内能。)低热值又防碍燃烧，这使得从生物质进行能量生产是低效率的处理。因此，对于商业能量生产，生物质燃烧设备的资金投资通常成本过高和不实际。
商业使用生物质来进行能量生产的另一障碍是生物质通常比传统的化石燃料更轻和更稀松(即生物质更蓬松)。生物质的低密度可归因于生物质材料的通常大的空隙空间。目前，与由传统化石燃料产生能量相关的每美元成本BTU相比，生物质的每美元成本释放的BTU在经济上并不利。由于生物质材料的大空隙空间和低密度而引起的、生物质至能量转变的不利经济性使得运送大量生物质BTU将对于能量生产非常昂贵和不实际。
还一障碍是很难储存生物质。生物质将很快腐烂或降解，它的储存期限相对较短。因此快速处理生物质的随之发生的需求将限制处理选择，并破坏商业使用生物质的经济可行性。还一障碍是一些生物质(特别是草本生物质)在有水时的碱性非常高，这可能损害传统的炉和锅炉。这种碱性使得草本生物质不能作为能量生产的燃料源。
因此，迫切需要提高每单位重量生物质的能量。还迫切需要经济和实际地将生物质转变成固体燃料。还迫切需要提高由生物质生产电能的效率。
发明内容
为了满足这些和其它需要，考虑到它的用途，本发明提供了一种超级压紧机，该超级压紧机接收含碳材料，并提供适合作为发电燃料的砖块以及产生用于酒精生产和气化的原料。压紧腔室接收含碳材料，并有(a)一个或多个压头，每个压头沿运行路径往复运动，并在含碳材料上施加预定量压力；(b)末端执行器板或活动滑门，含碳材料压缩抵靠该末端执行器板或活动滑门，从而促使水分从含碳材料中除去；以及(c)一个或多个脱水孔或隔膜，该脱水孔或隔膜允许水分通过，但是阻挡含碳材料。收集器捕获通过脱水孔或隔膜的水分。动力单元向一个或多个压头提供动力。加热挤压腔室从压紧腔室接收含碳材料，并加热和压紧含碳材料，以便将含碳材料粘接成砖块形式。
本发明还提供了一种从含碳材料产生适合作为燃料的砖块的方法，用于发电、用于产生酒精生产和气化的原料。该方法包括多个步骤：(a)收集含碳材料；(b)将含碳材料预处理至合适尺寸和水含量；(c)将含碳材料供给超级压紧机；(d)驱动该超级压紧机，以便在含碳材料上施加在大约2.7×107至1.4×109Pa之间的预定量压力，从而将水挤压和压垮在含碳材料中的空隙；(e)收集从含碳材料中挤压的水；以及(f)加热含碳材料以便形成砖块。
本发明还提供了一种固体燃料合成物。固体燃料合成物由具有第一水分含量、第一体积和第一碱度的生物质原材料形成。固体燃料合成物包括至少一种压缩生物质材料，该压缩生物质材料具有：第二水分含量，该第二水分含量为第一水分含量的大约50％或更小；以及第二体积，该第二体积相对于第一体积的减小系数为大约10∶1或更大。压缩生物质材料还有第二碱度，该第二碱度相对于第一碱度每MMBTU减小超过50％。
本发明的多个方面涉及用于生物质超级压紧和从生物质中除去液体的超级压紧方法和系统。在该文献中所述的方法和系统减轻了上述水分和空隙空间的问题。所述方法和系统产生了新颖形式的生物质，它明显减少了水分含量和空隙空间特征。由所述压紧和干燥方法和系统产生的这种新颖形式生物质有利于生物质具有成本效益地运输和燃烧，以便用于能量产生，例如发电。
应当知道，前述总体说明和下面的详细说明是本发明的示例，而不是限制。
附图说明
通过结合附图阅读下面的详细说明，将更好地理解本发明。应当强调，根据惯例，附图的各个特征并不按比例。相反，各特征的尺寸为了清楚而任意放大或减小。附图中：
图1表示了本发明的生物质超级压紧和干燥系统的实施例；
图2A表示了本发明实施例的工作台规模的生物质压紧机，它有水平相对的压头；
图2B是图2A中所示的生物质压紧机的侧视图；
图2C是图2A中所示的生物质压紧机的端视图；
图3A是本发明另一实施例的全规模生物质压紧机的侧视图；
图3B是图3A中所示的生物质压紧机的正视图；
图3C是图3A中所示的生物质压紧机的后视图；
图4是末端执行器板的正视图，该末端执行器板具有这样的表面型面，它有凸出的菱形和穿过该板延伸的孔；
图4A是图4中所示的末端执行器板的剖视图；
图5是末端执行器板的正视图，该末端执行器板具有凹形盘型面，它有穿过该板延伸的孔；
图5A是图5中所示的末端执行器板的剖视图；
图6是末端执行器板的正视图，该末端执行器板具有星爆式表面型面，它有穿过该板延伸的孔；
图6A是图6中所示的末端执行器板的剖视图；
图7是本发明另一实施例的多级生物质压紧机的平面图；
图8是图7中所示的生物质压紧机的正视图；
图8A是沿图8中的线8A-8A的剖视图；
图9是图7、8和8A中所示的生物质压紧机的另一平面图，突出了压紧机的几个部件；
图10A表示了操作顺序的8个步骤中的第一步骤，通过该第一步骤图7、8、8A和图9中所示的压紧机压缩生物质原材料；
图10B表示了开始于图10A的操作顺序的第二步骤；
图10C表示了开始于图10A和10B的操作顺序的第三步骤；
图10D表示了开始于图10A、10B和10C的操作顺序的第四步骤；
图10E表示了开始于图10A、10B、10C和10D的操作顺序的第五步骤；
图10F表示了开始于图10A、10B、10C、10D和10E的操作顺序的第六步骤；
图10G表示了开始于图10A、10B、10C、10D、10E和10F的操作顺序的第七步骤；
图10H表示了开始于图10A、10B、10C、10D、10E、10F和10G的操作顺序的第八步骤；以及
图11表示了包括一个或多个本发明的压紧机的总体系统的概括图。
具体实施方式
通过下面结合附图和实例的详细说明，可以更容易理解本发明，该附图和实例形成本发明的一部分。应当知道，本发明并不局限于所述和所示的特定装置、方法、条件或参数，且采用的术语只是用于通过实例介绍特殊实施例，而不是进行限制。还有，在说明书(包括所附权利要求)中使用的单数形式“一”、“一个、该”和“所述”等包括多个，对特殊数字值的提及至少包括该特殊值，除非在上下文中另外清楚规定。
当表示值的范围时，另一实施例包括从一个特殊值至另一特殊值。全部范围是包含和可组合的。而且，所提及的在范围中的值包括在该范围中的每一个值。
类似的，当值通过使用先行词“大约”来表示为近似值时，应当知道，该特殊值形成另一实施例。应当知道，为了清楚而在单独实施例中介绍的本发明特定特征也可以组合在单个实施例中。相反，为了清楚而在单个实施例中介绍的多个本发明特征也可以单独或以任意子组合来提供。
A.发明概述
在本发明的多个方面中，在所述方法中使用的生物质原料可以包括任意各种生物质源以及这些源的组合，它们包含不可压缩的液体。合适的生物质原料源包括植物物质、动物物质、海洋物质(例如鱼、海藻、海洋植物、海草等)、有机垃圾以及其它生物来源材料。植物物质的实例包括木头、叶、草、能量作物、树的剪枝物、在食品生产中废弃的植物物质，例如农作物废弃物(例如玉米杆、小麦谷壳等)、甘蔗(例如蔗渣)、水果和蔬菜垃圾(例如香蕉皮、桔子皮、柠檬皮、酸橙皮、马铃薯皮、甜瓜皮、种子、核等)、以及整个水果、整个蔬菜、整个谷物、整个草等。
蔗渣是高糖含量的切碎的茎，糖处理的副产品，它还有大约45％至大约65％重量的水。蔗渣的内能在大约每磅3500和4500BTU之间。除去水将提高每蔗渣重量的内能。在本发明的多个实施例中，超级压紧处理除去超过一半的剩余水，以便产生甘蔗的超级压紧固体物质(例如蔗渣生物砖块(biobrick))。在制造生物砖块时的超级压紧处理中，大部分的水从蔗渣中除去。例如，在生物砖块中的水含量低至25％(基于生物砖块的重量)，或者甚至低至20％(基于生物砖块的重量)，或者甚至低至15％(基于生物砖块的重量)，或者甚至低至10％(基于生物砖块的重量)，或者甚至低至5％(基于生物砖块的重量)，或者甚至低至2％(基于生物砖块的重量)，或者甚至低至1％(基于生物砖块的重量)，或者甚至更低，接近基本零水分。当生物砖块的水含量降低至大约10％时，基于重量的生物砖块内能提高大约100％。
当甘蔗或蔗渣用作制造生物砖块的生物质时，挤压的水可以包含大量的糖。因此，根据超级压紧处理而从生物质中挤压的流体自身是可能有潜在价值的产品流。从蔗渣的生物质挤压的糖水可以用于例如制造酒精，或者可以用于生产糖或甘蔗汁。
优选是，在用于产生生物砖块的处理的最后阶段可以施加热量。该热量使得生物砖块粘合(由于植物木质素的熔化)。植物木质素的这种熔化也能够产生包围生物砖块的保护屏障涂层。
木头可以利用本发明的超级压紧技术来进行处理。对于木头，施加预定量压力和热量，以便使得木头内的木质素(即白木质)在增压处理过程中在整个生物砖块中移动，并密封表面和产生保护屏障涂层。“预定”的意思是预先确定，这样，预定特征(例如压力或温度)必须在施加之前确定，即选择或者至少已知。
对于某些生物燃料，生物质可以包含混合至生物质中的附加粘接剂，例如石蜡或淀粉。在某些实施例中，优选是使得更硬类型的生物质与更软或更粘性类型的生物质混合。例如，可以使得锯屑与蔗渣混合(由于它的粘接特性)。
除了除去水和其它流体，超级压紧处理还大大减小生物质的体积。生物质的体积减小系数为至少10比1、20比1、30比1或者甚至40比1。体积减小的这种改进又提高了生物质燃料的运输和处理的经济性。
生物质超级压紧和干燥的示例方法进行如下。不管是未处理的生物质还是部分处理的生物质，生物质在液压动力超级压紧机中进行超级压紧，该超级压紧机能够施加在大约4000和大约200000psi(2.76×107至1.4×109Pa)的力(从磅力每平方英寸转变成帕斯卡Pa(相应国际单位)时乘以6.9×103)，或者至少大约10000psi，或者至少大约20000psi，或者至少大约30000psi，或者至少大约40000psi，或者至少大约50000psi，或者至少大约75000psi，或者至少大约100000psi，或者至少大约200000psi。甚至更高压力可能用于本发明的所述方法的多个方面。并不受到任何特殊的操作原理的限制，这样的较大压力使得包含在生物质中的不可压缩流体从生物质中挤压，并压垮在大部分生物质源中固有的空隙(例如空气囊)。
通常，长度尺寸小于大约61cm(24英寸)的任意生物质材料都可以用于本发明。更大的生物质材料可以通过例如切割、剁、切碎等来预处理，以便产生更小尺寸。
动物产品和副产品(例如肥料)也可以根据本发明的超级压紧方法来进行处理。动物产品和肥料通常具有很高的水含量，通常大于50％，或者甚至大于60％，或者甚至大于70％，或者甚至大于80％。因此，包含过多水的生物质可以进行预处理，以便降低水含量至60％或更小，或者甚至50％或更小。用于除去水的合适预处理方法包括离心法以及本领域已知的其它类型固体干燥技术。
超级压紧处理可以与整个市政的回收和垃圾运输基础设施结合实施，以便产生生物质砖块。因此，本发明的一个方面属于这样的系统，其中，生物质和回收物质通过垃圾运输工来收集。收集的生物质和回收物质输送给超级压紧站。在该站中，生物砖块和其它高密度能量砖块(包含生物质、回收物质等的组合)由收集的生物质和回收物质来制造。
通常，生物砖块的水含量将高于周围环境中的环境湿度(concentration of water)。因此，优选是保持干燥环境，以便在生物砖块内保持低水含量。用于降低环境湿度的方法包括使用干燥空气、使用氮气以及使用升高的温度，以便减少水含量。超级压紧和加热烘烤的生物砖块的有利特征是它由于环境湿度而不易于重新吸收水气。
适用于进行超级压紧处理的设备可以通过改变市场上可购得的、具有模具的超级压紧机来获得，该超级压紧机用于使得生物质在超级压紧压力下形成合适的砖块或其它形状物体，并能够除去水、气体和其它流体。超级压紧设备和处理的商业来源在核废料处理行业中公知。制造这种设备的公司例如包括美国北卡罗来纳州威尔明顿市的Container Products Corp.(http://www.c-p-c.com/)和荷兰的FontijneGrotnes BV(http://www.fontijne.nl)。
合适的液压压机为本领域已知，并能够提供沿一个方向、两个方向或者甚至三个方向的压制。合适的超级压紧设备可以包括一个或多个腔室，例如一腔室压机、两腔室压机、或者甚至三腔室压机。在一个实施例中，具有预定数目腔室的压机设计成每小时超级压紧25吨生物质。在该实施例中，1000000吨的甘蔗蔗渣用作原料，大约400000吨糖水从甘蔗蔗渣中压出，从而留下大约600000吨超级压紧生物砖块。
在一个实施例中，合适变化的模具包括多孔隔膜，该隔膜能够在超级压紧处理中承受所需压力，同时很能够使气体和液体(流体)例如水逸出。合适的可透过隔膜可以由金属、塑料和其它材料例如化合物来制造。例如，高压力可以通过在合适变化的模具中在超过50000psi的压力下液压压缩生物质而获得，且流体通过多孔隔膜而除去，例如通过使用具有低压源的导管，用于吸气或者以其它方式抽吸已经渗透通过隔膜的流体。合适的可透过隔膜阻挡固体物质，并允许水透过。水可以在压制时除去，或者水可以在压制步骤完成后除去。合适的隔膜可以由保持就位的连续多孔金属网来构成。隔膜可以在需要时更换，例如当它们变得堵塞时。
在某些实施例中，处理可以通过增加压力以便压制生物质和使得水从生物质透过多孔隔膜来进行。处理还包括降低压力、除去水和重复循环的附加步骤。增压、减压和除去水的处理步骤可以有多种组合，并在需要时重复进行，以便降低生物质内的水(或其它流体)含量，从而产生合适的生物砖块。
下面将参考图1的单级生物质超级压紧和干燥系统10来介绍用于甘蔗蔗渣的示例超级压紧程序。生物质原材料12(例如甘蔗蔗渣)由合适的输送装置(例如沿方向箭头16朝着超级压紧机20运行的传送器14)提供给超级压紧机20。生物质原材料12置于超级压紧机20内的模具中。生物质原材料12在模具内压缩，压力在大约一分钟时间后增加至从大约10000至大约20000psi范围内的压力。模具包括脱水孔，水透过该脱水孔。从而形成尺寸为12英寸乘以12英寸乘以6英寸(沿挤压方向)、质量为大约40磅的生物砖块50。
生物砖块50可以通过沿方向箭头56离开超级压紧机20运行的合适输送装置(例如传送器54)而从超级压紧机20上除去。传送器54将生物砖块50传送至合适储存位置，例如箱60。压紧和干燥的生物砖块50可以用于能量生产。
该实例的总增压时间将在大约1至2分钟的范围内。可以有不同的增压时间，例如小于一分钟和直到几十分钟。
通过在超级压紧后施加热量来熔化在植物物质中的木质素，可以产生保护屏障涂层。木质素存在于大部分植物材料中。保护屏障涂层禁止或防止水和空气(即氧)透过。因此，生物砖块50特别有利，因为它们可以有屏障涂层，该屏障涂层将有助于保持该生物砖块50的储存期限。当置于潮湿环境中时，合适的屏障涂层能够防止生物砖块50重新吸收水。
其它的非生物质材料可以与生物质混合。根据材料的类型，这些其它材料的量可以等于5％、10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％，或者甚至等于75％。
生物砖块50可以由各种任意材料超级压紧成多种任意形状和尺寸。例如，小的生物砖块物体小于1立方英寸，或者小于1英寸直径，它可以根据本发明的方法而很容易地压制。较大的生物砖块物体设计为具有沿一个方向大至24英寸的尺寸，例如24×24×6英寸的生物砖块。
已经经受超级压紧处理的多种不同类型材料能够产生柴油类型燃料。例如，桔子皮的超级压紧产生桔子油，它可以用作生物燃料。其它生物质也产生柴油类型燃料。超级压紧处理也能够用于其它含碳和含烃材料。例如，水和油可以从煤和各种烃材料中除去，各种烃材料包括生煤、泥炭沼和低等级煤。
从生物质中挤压的液体30可以利用合适的流体除去或抽取系统32(例如真空泵或其它吸气机构)而从超级压紧机20中除去。一旦除去，不可压缩流体30可以储存在收集容器40中。然后，抽取的液体进一步精炼，以便生产可利用的副产品，包括但不局限于：酒精、生物柴油、松节油以及其它类似的液体燃料产品。
这种压紧和干燥方法形成新颖形式的生物质，同时明显减少了初始原料的空隙空间，压紧率在从10比1至1000比1的范围内，这等于类似地减小空隙空间。而且，通过这种压紧和干燥方法产生的新颖形式生物质具有小于30％的夹带水含量。相对于生物质原料，压紧和干燥的生物质明显增加了每磅的BTU值，并适合有成本效益地用作在某些商业能量生产设备中的燃料。
这种压紧和干燥方法能量效率高，因为与蒸发从材料中除去的水分所需的热量相比，执行这样的方法所需的能量明显更少。
根据本发明制造的生物砖块50可以供给烧煤的电厂或各种工业锅炉，用作燃料以及用作酒精和生物柴油生产的原料。通常的三种锅炉为：循环流化床(CFB)锅炉、气旋锅炉和加煤机级别锅炉。在各种锅炉中，生物砖块50可以作为立方体供给炉中，或者粉碎和作为粉末或颗粒供给炉中。也可选择，生物砖块50可以供给合适浸渍机或研磨机中，以便制造生物砖块粉末，该生物砖块粉末再利用任意合适的气动输送器而吹入炉中。
在烧煤的电厂和工业炉中使用生物砖块50有多个优点。一个优点是减少排放物。另一优点是(对于燃烧)生物砖块50构成二氧化碳(CO2)中性燃料；生物砖块50认为是零排放温室气体燃料。生物砖块50包含非常少的硫，且实际上不含汞或其它重金属。因此，从一千万年(例如煤)至9个月的碳循环将实现碳循环的缩短。用于制造生物砖块50的超级压紧技术的环境优点看上去很大。使用由生物质垃圾制造的生物砖块50将产生碳信贷(credit)，该碳信贷可以回收，用于并不由腐烂生物质制造沼气以及产生CO2信贷用于燃烧生物质(代替煤)。使用生物砖块50来代替使用煤发电、产生热量和蒸汽所带来的其它环境优点包括产生低得多的NOx和SO2。因此，净化中的吸收剂要求更低，这降低了电厂的资金成本和工作成本。
生物砖块50还可以与煤进行某种程度的混合，并供给烧煤电厂和工业锅炉。成果包括电和蒸汽，它们又可以用于炼钢和用于精炼厂。石油焦和煤也可以与生物砖块50混合。
B.工作台规模的生物质压紧机
图2A表示了工作台规模的示例非限定单级生物质压紧机100的构造。表示于压紧机100的一端处的液压动力单元101向与液压动力单元连接的压缩压头提供压缩力。一个或多个附加液压动力单元(未标记)可以适当提供于压紧机100的相对端处，以便向第二压缩压头提供动力。用于向压缩压头提供动力的其它机构为本领域普通技术人员已知。
图2B表示了图2A中所示的压紧机100的详细侧视图。在该非限定实施例中，原材料在压紧之前进行预热。加热可以通过本领域已知的加热方法来实现，包括但不局限于：蒸汽加热或干加热。市场上可购得的设备(例如高压釜、烤炉等)可以用于预热原材料。预热还可以通过利用由处理单元(例如压缩机或发动机)产生的废热来合适实现，以便减小或者甚至最小化该压紧机100的净能量消耗。这样的实施例包括用于回收由装置的操作放出的至少一部分废热的系统。
原料材料通过舱口门111装入压紧腔室117中。腔室117优选是过度充满，然后，舱口门111通过舱口门致动器125来关闭，以便将材料预压缩至腔室117中。合适的致动器125包括液压缸，例如图2A和2B中所示的缸。尽管腔室117并不必须过度充满，但优选是使得在单个压缩循环中处理的原材料的量最大。
在工作时，在第一批原材料预压缩至腔室117中之后，舱口门111打开，装入附加材料。舱口门111再次将材料预压缩至腔室117中。然后根据需要或者根据原材料类型最佳地重复该阶段。舱口门111基本可以为任意形状，并可以通过铰链、螺栓、插销等固定。
在装载后，作为压紧机压头组件129的一部分的压紧缸119(由液压动力单元101提供动力)将材料压向腔室117的中心。抽取的液体通过压紧腔室117的脱水孔127而从腔室117排出，然后收集在脱水槽113和盘115中。抽取的液体可以在收集之前或之后进一步过滤或以其它方式进行处理，例如，移除或消除可能在液体中的杂质或其它物质。抽取的液体还可以用于冷却压紧机100的部件，从而进一步降低净使用消耗量。
在压紧阶段中使用来自空气压缩机103的压缩空气，以便促使水从腔室117排出。用于促使水排出的其它机构(例如施加降低压力)也可以合适使用。当完成该阶段时，收集盘115的内容物泵送或流向储罐(未示出)。压缩空气用于使压紧的材料从末端执行器板121移出，该末端执行器板121可以拆卸，如图4、5和6中另外详细所述。压紧的材料还可以从末端执行器板121机械取出。
压紧机100的操作将部分由动力分配面板105和控制面板109来控制。安全灯幕107合适设置成向用户和压紧机100附近的其它人提供警告功能。操作还由仪表面板123来监测，该面板合适提供关于压紧机100状态的信息。这些信息可以在人机界面(HMI)显示器130上看见。缸和压头的压力和位置通过位于图2B中的控制面板109后面的可编程控制系统来恒定监测，压紧腔室117中的材料温度、每个动力单元101的动力使用以及盘115中的液面高度也是这样监测。控制系统进行编程，以便使得装载/压紧循环的每个阶段连续，直到达到时间、压力、距离和液面的限制值。
C.机动的全规模生物质压紧机
图3A、3B和3C中表示了本发明另一实施例的机动、全规模两级压紧机200。在图3A中，原料装入在滑板后面的箱214中，并通过装载传送器208传送给预热腔室207的进口203。在进口203中的大的压头202(它由柴油动力单元201提供动力)将材料压入预热腔室207中，迫使材料通过换热器206，该换热器206使用来自动力单元201的排气来负荷，该排气由排气回收系统216来回收和输送。在预热腔室207的出口211处，材料通过喷嘴挤压至高压压紧腔室210中。
进口门205可以沿预热腔室207设置，以便能够进入预热腔室207，用于清洁和其它维护功能。舷窗和其它开口可以用于代替进口门205，或者除了进口门205外还可以使用舷窗和其它开口。
如图3A中所示，高压压紧腔室210可以定向成与预热腔室207垂直，这样，高压压紧腔室210合适定向成作用在通过预热腔室压头202的动作而推入腔室210中的材料上。也可以为其它结构(其中，高压压紧腔室210定向成与预热腔室207平行或以其它方式定向)。图3A、3B和3C中所示的本发明实施例的缺点是生物质材料在它压缩之前预热。本发明的一个重要方面是发现在加热生物质材料的步骤之前压缩生物质材料并因此除去水通常将提高处理的效率。
图3B是图3A中所示的压紧机200的正视图。图3C是相同压紧机200的后视图。图3C在它的顶部表示了两个高压压紧腔室210，所述腔室210彼此相对。设置在图3B的顶部处的两个腔室210之间的压头218以交替方式作用在每个腔室210上。当压头218从右向左运动时，它作用在存在于左手侧腔室210内的材料上，当压头218从左向右运动时，它作用在存在于右手侧腔室210内的材料上。在图3B所示的实施例中，压头218与静止壁220相对。在其它实施例中，压头218与另一压头相对。
压紧腔室210压缩材料和除去水分。抽取的液体排出至下面的储罐204中。滑门板212将压缩的材料从压紧腔室210传送至传送器上，该传送器使得最终的产品离开滑板通向储存车辆。
D.示例末端执行器板
如前所述，末端执行器板可以有多种结构。图4和4A表示了末端执行器板400具有锥状表面型面。多个锥体402各自包括孔404，所述孔404穿过细孔和端板延伸，以便允许在压缩原料时从原料中释放的水分和其它材料通过。在一些实施例中，只有一部分(或者没有)锥体402具有这些细孔。端部执行器板400还可以包括设置在表面上并在两个相邻锥体402之间的细孔。锥体402可以为多边形横截面，如图所示，但是也可以有任意横截面。根据生物质材料的特征，锥体402可以都为相同高度或不同高度。锥体402还可以有扁平顶部，或者甚至为平顶山型面，也可以终止于尖点；扁平顶部和尖点的锥体的混合也在本发明的范围内。
图5和5A表示了凹形盘端部执行器板410。板410包括凹形型面412和孔414，该孔414穿过板410延伸，以便允许在压缩时从原料中释放的流体和其它材料通过。需要时，板410还可以有凸形型面，还可以包括表面特征，例如槽道、锥体、平顶山等。
图6和6A表示了星爆式端部执行器板420，该端部执行器板420有沿表面延伸的槽道422。这些槽道422用于将在材料压紧时从原材料中释放的流体或其它材料从板420的中心向外运送。还可以有在槽道422中的细孔或开口，该细孔或开口穿过端部执行器板420延伸，以便使得流体或其它材料能够穿过该板420通过。
图4、4A、5、5A、6和6A中所示的各种特征可以相互组合，以便形成定制的端部执行器板。作为一个非限定实例，板可以包括如图6A中所示的槽道422以及如图4A中所示的锥体402和孔404。表面型面和表面特征的最佳组合将由特殊用途来确定，本领域技术人员知道组合某些特征以便达到最佳结构。
如其它部分中所述，端部执行器板可以有多种结构和表面型面。同样地，与活塞相对的壁或其它结构也可以为许多的任意结构。例如，相对壁可以包括：孔，以便能够除去由于原材料的压紧而释放的液体；槽道，用于帮助输送这些释放的液体；凹形或凸形型面等。相对壁或结构可以有与相对活塞的端部执行器板相同或不同的表面型面。
E.多级生物质压紧机
图7、8、8A、9和10A-10H表示了本发明的另一实施例，即多级生物质压紧机500。如图所示，压紧机500有三个分开的压缩级和一个加热挤压级。优选是，三个压缩级各自沿三个垂直方向中的一个方向压缩生物质。因此，例如第一压缩级(C1)沿x方向作用，第二压缩级(C2)沿y方向作用；第三压缩级(C3)沿z方向作用。
存在于生物质中的流体(例如水)通过压缩和挤压而除去，而不是通过施加热量来焙烤。这样的顺序不必克服水的蒸发潜热，因此使得压紧机500能够从生物质获得净能量增益。当热量施加给生物质时，它的大量水分(例如60-80％)已经除去。然后，热量施加给生物质，以便熔化或液化存在于生物质中的木质素。木质素用作胶水，从而将生物质保持在一起作为生物砖块50，并可以提供保护涂层。然而，因为大部分水分在施加热量之前除去，因此需要更小的能量来熔化木质素。
图7是多级生物质压紧机500的平面图。液压动力单元501通过液压流体循环管509来向与它连接的三个压紧缸514(C1)、511(C2)和507(C3)提供压缩力。用于向压紧缸提供动力的其它机构为本领域普通技术人员已知。换热器502利用来自动力单元501的排气来负荷，该排气通过排气管道510来回收和传送。来自动力单元501排气的热量提供给加热挤压腔室512，以便加热生物质(在三个压缩级后面)和促进木质素运动。形成动力产生系统的一部分的其它部件包括排气口503、备用油储罐504、油泵505和油循环管路506。
压紧机500装入压紧机框架组件508中。可编程的逻辑控制器516(或PLC)用于接收来自压紧机500各部件的信息，并控制四个级中的每级的操作。PLC 516沿控制布线515接收和发出信号。例如，加热挤压腔室512可以有一个或多个热电偶513，该热电偶513测量腔室512中的温度，并向PLC 516发送相应信号。
当生物质由压紧机500进行处理时从生物质除去的液体收集在液体收集储罐517中。如图8中所示，液体收集盘519可以有利于液体的收集和该液体向液体收集储罐517的传送。如上所述，收集的液体有利地作为商业上的合适副产品。最终产品生物砖块50收集在产品收集箱518中。
加热挤压腔室512在图9中进一步表示。图9也突出表示了原材料装载箱520，未经处理的生物质送入该原材料装载箱520中用于进行处理。未经处理的生物质首先从原材料装载箱520装入在第一级压紧缸514(C1)的第一压头521前面的腔室内。未经处理的生物质可以通过人工或自动机构来装入腔室中；传送器、斜槽或其它材料输送装置有利地用于将生物质引入压缩腔室中。
当驱动时，第一压头521将生物质压靠在第二级压紧缸511(C2)的侧壁522上(图9中表示打开)。第一压头521沿x方向作用，并在生物质上施加大约1000psi的示例压力。该作用获得大约3∶1的压紧，并从生物质中除去空气(尽管没有很多水气，当有水气时)。
随后，通过使滑门530处于关闭位置(它在图9中打开)，第二级压紧缸511(C2)的第二压头523压紧生物质。第二压头523沿y方向作用，并在生物质上施加大约5000psi的示例压力。该作用获得大约4∶1的压紧(与第一级组合获得大约12∶1的总体压紧)，并从生物质中除去大量水分(例如大约25％)。
作为最后的压缩步骤，第三级压紧缸507(C3)的第三压头(未示出)压紧生物质。第三压头沿z方向作用，并在生物质上施加大约20000psi或更大的示例压力。该作用获得大约1.5∶1的压紧(与第一和第二级组合获得大约18∶1的总体压紧)，并从生物质中除去大部分水分(例如只留下大约10-20％)。
如图9中所示，滑门530有三个分开和明显不同的区域。它的开口区域允许材料无障碍地通过滑门530。它的狭槽区域允许水通过滑门530，但是防止生物质通过。最后，它的实心区域防止材料通过，并提供这样的表面，压头可以对着该表面施加压力。滑门530沿布置于基板524中的槽道来滑动。压紧机500有顶板525，该顶板525设置成与基板524相对。
滑门530的狭槽区域中的狭槽的方位很重要。具体地说，狭槽应当与压紧力的方向垂直(即相对于压紧力方向成90度角度)。这样的方位最小化了压缩的材料对狭槽的阻塞。
图10A-10H表示了压紧机500压缩生物质原材料12的操作顺序的八个步骤。这些步骤以循环方式重复，以便连续处理生物质原材料12。图10A表示了第一步骤，在第一步骤中，批量1的生物质原材料12从原材料装载箱520装入在第一级压紧缸514(C1)的第一压头521前面的腔室内。应当知道，第二级压紧缸511(C2)的侧壁522在图10A中关闭，这样，生物质原材料12保留在第一压头521和侧壁522之间。
在操作顺序的第二步骤中驱动第一压头521。驱动将生物质原材料12压缩抵靠第二级压紧缸511(C2)的侧壁522，如图10B中所示。在图10C所示的第三步骤中，第二级压紧缸511(C2)的侧壁522缩回。这样缩回使得第一压头521能够将生物质原材料12推入在第二级压紧缸511(C2)前面的主腔室中。
在操作顺序的第四步骤中，如图10D中所示，第一压头521保持它的位置，以便限制在第二级压紧缸511(C2)前面的主腔室的宽度。对于前三个步骤的每个都关闭的滑门530在整个第四步骤都保持关闭。第二级压紧缸511(C2)的第二压头523进行驱动。驱动将生物质原材料12压缩抵靠关闭的滑门530。
在图10E所示的第五步骤中，滑门530运动至它的狭槽位置，同时第二级压紧缸511(C2)的第二压头523保持它的位置。第一级压紧缸514(C1)的第一压头521缩回，这样，另外的装载(批量2的生物质原材料12a)能够供给在第一压头521前面的腔室。同时，第三级压紧缸507(C3)的第三压头(未示出)压紧生物质原材料12。这样压紧将迫使水分从生物质12通过滑门530的狭槽。
在操作顺序的第六步骤中，如图10F中所示，第三压头缩回，滑门530运动至它的打开位置。打开的滑门530使得第二压头523能够将生物质原材料12推入加热挤压腔室512中。同时，第一压头521进行驱动，这样，它将批量2的生物质原材料12a压缩抵靠第二级压紧缸511(C2)的侧壁522(与图10B所示的第二步骤中相同)。
在操作顺序的第七步骤中，如图10G中所示，滑门530返回它的关闭位置。第二级压紧缸511(C2)的侧壁522缩回，从而使得第一压头52能够将批量2的生物质原材料12a推入在第二级压紧缸511(C2)前面的主腔室中。
最后，在操作顺序的第八步骤中，如图10H中所示，第一压头521保持它的位置，与它在图10D所示的第四步骤中相同，以便限制在第二级压紧缸511(C2)前面的主腔室的宽度。滑门530保持关闭。第二级压紧缸511(C2)的第二压头523进行驱动。驱动将生物质原材料12a压缩抵靠关闭的滑门530。
当到达加热挤压腔室512时，压紧的生物质材料12包含明显减少的水含量。来自动力单元501的废热用于将压紧的生物质材料12在加热挤压腔室512中加热至合适的生物质挤压温度。典型的示例温度为大约350°F或更高，这足以使得生物质材料12中的木质素运动和产生“胶水”，该胶水将生物砖块50保持在一起。加热挤压腔室512斜向下，以便进一步压缩生物质。
因为水分在生物质材料12进行加热之前从生物质材料12中除去，因此营养物质保留在水中，并提高了作为副产品而从压紧机500中除去的水的可取性。处理还产生了具有低氮含量和低碱度(碱度可以减小超过50％每MM BTU)的生物砖块50。生物砖块50还有大约30％或更少的水含量。生物砖块50的密度可以相对于未经处理的生物质增加超过11倍(从大约7lbs/ft3至大约80lbs/ft3，或者从大约0.11g/ml至大约1.3g/ml)。生物砖块50的净能量值增加超过50％每磅。总而言之，根据本发明生产的生物砖块50可以成功和经济地取代普通燃料例如煤。输送成本降低系数为22，生物砖块50的储存期限为几年，而不是对于未经处理的生物质的几周。
F.系统概述
图11表示了用于管理和集成多个功能的整个系统的概述，这些功能为：布置和聚集生物质原材料12；如上述在压紧机中处理生物质材料12；以及向能量产生厂提供处理的生物砖块50，以便用作燃料。整个系统600利用卫星技术，该卫星技术能够与遥远区域通信，在该遥远区域中不可用其它的传统通信方法。例如，卫星602可以与一个或多个机动野外实验室604通信。机动野外实验室604与一个或多个机动压紧机500a结合操作。机动压紧机500a用于在现场处理生物质材料12。监测器606布置在每个机动压紧机500a的中心处，优选是，监测器606是接触屏并且是防风雨的。
卫星602还与生物质升级数据算法或“BUDA”610通信。BUDA610有电子部件614以及生物质处理数据和算法的库612，用于分析材料特性和处理结果。BUDA 610在处理开始时将处理方案发送给现场单元，从机动和静止处理单元收集处理性能数据用于分析，并方便对于新材料和状态搜索和发展处理方案。
静止的压紧机500b与静止的野外实验室624一起可以位于产生生物质作为副产品的工厂附近或工厂内。这些工厂例如包括土豆工厂和酿酒厂。BUDA 610可以沿通信箭头626的方向向静止压紧机500b和静止野外实验室624提供信息例如生物质处理方案。静止压紧机500b和静止野外实验室624将信息例如局部方案调整、全球定位系统坐标和生产数据沿通信箭头628的方向返回BUDA 610。这些信息交换可以利用广域网(WAN)来实现。
BUDA 610还与研究与开发实验室630通信。在研究与开发实验室630，科学家使用材料和处理数据进行工作，以便开发和精制处理“公式”。这些公式例如包括压紧率、压紧速度(该速度影响水的抽取)，以及加热时间和温度。
BUDA 610还与有利于整个系统600的操作的各种附加模块进行通信。示例模块在图11中表示，并包括管理模块640、操作模块650和货物模块660。管理模块640处理金融数据，并执行功能例如策略计划和人力资源管理。操作模块650有助于功能例如野外单元定位、处理效率、部署计划和成本收集。货物模块660处理与原料交易、产品交易和二氧化碳信贷交易相关的数据。
如图11中所示，货物模块660可以通过WAN 662而与货物交易设备670通信。因为BUDA 610与货物市场联系，因此BUDA 610知道哪种产品混合最好。例如，具有30％水含量的生物砖块50可能有市场，这使得不需要将生物砖块50处理至更低水含量。
根据本发明生产的生物质解决了至少三个限制问题，这些限制问题防止生物质广泛用作燃料。首先，普通的生物质有较低的能量密度；本发明的生物砖块50具有高得多的能量密度。第二，输送成本阻碍了普通生物质；生物砖块50可以象煤一样输送。最后，传统生物质的不希望化学性质(包括高氮含量和碱度)由生物砖块50避免。
尽管上面已经参考某些特定实施例和实例进行了图示和介绍，不过本发明并不局限于所示细节。而是，在权利要求的等效范围内和在不脱离本发明的精神的情况下，可以对细节进行各种变化。特别是，例如在文献中广泛介绍的所有范围都包含在落在更广范围内的所有更小范围。还应当知道，除非另外特别说明，根据本发明实施的步骤和方法并不局限于任意特殊顺序。

Claims (20)

1.一种超级压紧机，该超级压紧机接收含碳材料，并提供适合作为发电用燃料的砖块，超级压紧机包括：
进口，该进口用于从外部源接收含碳材料；
压紧腔室，该压紧腔室从进口接收含碳材料，并有：
(a)至少一个压头，该压头沿运行路径往复运动，并在含碳材料上施加预定量压力；
(b)末端执行器板或活动滑门，含碳材料压缩抵靠该末端执行器板或活动滑门，从而促使水分从含碳材料中除去；以及
(c)一个或多个脱水孔或隔膜，该脱水孔或隔膜允许水分通过，但是阻挡含碳材料；
水分收集器，该水分收集器捕获通过脱水孔或隔膜的水分；
动力单元，该动力单元向至少一个压头提供动力；以及
加热挤压腔室，该挤压腔室从压紧腔室接收含碳材料，并加热和压紧含碳材料，以便将含碳材料粘接成砖块形式。
2.根据权利要求1所述的超级压紧机，其中：由该至少一个压头施加在含碳材料上的预定量压力使得含碳材料的体积减小系数为大约10∶1或更大。
3.根据权利要求1所述的超级压紧机，其中：由该至少一个压头施加在含碳材料上的预定量压力使得含碳材料中的水分减小至大约30％或更少。
4.根据权利要求1所述的超级压紧机，其中：压紧腔室以这样的速度操作，使得超级压紧机能够每小时处理大约25吨含碳材料。
5.根据权利要求1所述的超级压紧机，其中：动力单元产生热量，超级压紧机还包括换热器，该换热器将由动力单元产生的热量提供给加热挤压腔室。
6.根据权利要求1所述的超级压紧机，其中：压紧腔室有三个单独的压头，每个压头有沿三个垂直方向中的一个设置的单独运行路径。
7.根据权利要求1所述的超级压紧机，还包括：可编程逻辑控制器，该逻辑控制器从压紧机的多个部件接收信息，并控制部件的操作。
8.一种从含碳材料产生适合作为用于发电用燃料的砖块的方法，该方法包括：
(a)收集含碳材料；
(b)将含碳材料预处理至合适尺寸和水含量；
(c)将含碳材料供给超级压紧机；
(d)驱动该超级压紧机，以便在含碳材料上施加在大约2.7x107至1.4x109Pa之间的预定量压力，从而将水挤压和压垮在含碳材料中的空隙；
(e)收集从含碳材料中挤压的水；以及
(f)加热含碳材料以便形成砖块。
9.根据权利要求8所述的方法，其中：加热的步骤还形成在砖块上的保护涂层。
10.根据权利要求8所述的方法，其中：由超级压紧机施加在含碳材料上的预定量压力使得含碳材料的体积减小系数为大约10∶1或更大。
11.根据权利要求8所述的方法，其中：由超级压紧机施加在含碳材料上的预定量压力使得含碳材料中的水减小至大约30％或更少。
12.根据权利要求8所述的方法，还包括：通过模具挤压含碳材料以便形成预定形状砖块的步骤。
13.根据权利要求8所述的方法，还包括：将砖块输送给发电厂以便用作燃料的步骤。
14.一种固体燃料合成物，由具有第一水分含量、第一体积和第一碱度的生物质原材料形成，固体燃料合成物包括至少一种压缩生物质材料，该压缩生物质材料具有：第二水分含量，该第二水分含量为第一水分含量的大约50％或更小；以及第二体积，该第二体积相对于第一体积的减小系数为大约10∶1或更大。
15.根据权利要求14所述的固体燃料合成物，还包括：涂层，该涂层阻止液体或气体进入合成物中。
16.根据权利要求15所述的固体燃料合成物，其中：涂层包括木质素、糖、淀粉或它们的任意组合。
17.根据权利要求14所述的固体燃料合成物，还包括：粘接剂。
18.根据权利要求14所述的固体燃料合成物，还包括：至少一种压缩生物质材料和至少一种其它材料的混合物。
19.根据权利要求14所述的固体燃料合成物，其中：该至少一种压缩生物质材料的密度为大约1.3g/ml或更大。
20.根据权利要求14所述的固体燃料合成物，其中：该至少一种压缩生物质材料有第二碱度，该第二碱度相对于第一碱度减小超过50％每MM BTU。
CN2008801064925A 2007-07-18 2008-07-18 生物质和其它含碳材料超级压紧成高内能燃料 Pending CN102149537A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US95053907P 2007-07-18 2007-07-18
US60/950,539 2007-07-18
PCT/US2008/008789 WO2009011906A1 (en) 2007-07-18 2008-07-18 Super compaction of biomass and other carbon-containing materials to high energy content fuels

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN102149537A true CN102149537A (zh) 2011-08-10

Family

ID=40259946

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2008801064925A Pending CN102149537A (zh) 2007-07-18 2008-07-18 生物质和其它含碳材料超级压紧成高内能燃料

Country Status (6)

Country Link
US (2) US9713908B2 (zh)
EP (1) EP2176061B1 (zh)
CN (1) CN102149537A (zh)
HK (1) HK1143344A1 (zh)
PL (1) PL2176061T3 (zh)
WO (1) WO2009011906A1 (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107858386A (zh) * 2012-04-11 2018-03-30 动力生物燃料公司 用于加工含木质纤维素的生物质的方法
CN108779406A (zh) * 2016-02-12 2018-11-09 拜奥开姆泰克股份公司 包含木质素的可燃物品

Families Citing this family (37)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1688475A1 (en) * 2005-02-03 2006-08-09 Samson Bimatech I/S A method of treating manure slurry, a fibrous product produced from manure slurry, uses of such a fibrous product
WO2010051359A1 (en) * 2008-10-29 2010-05-06 Pelletsales.Com, Llc System and method for aggregating delivery of goods or services
US20100233789A1 (en) * 2009-01-26 2010-09-16 Walter Steven Rosenbaum Method and system for removing co2 from the atmosphere
US20100279391A1 (en) * 2009-01-26 2010-11-04 Walter Steven Rosenbaum Method and system for removing co2 from the atmosphere
US20110068501A1 (en) * 2009-01-26 2011-03-24 Walter Steven Rosenbaum Method and system for removing co2 from the atmoshpere
IT1395532B1 (it) * 2009-07-23 2012-09-28 Santoro Cantiere unico per la riduzione d'umidita' e il bricchettamento di materiali di scarto vegetale movimentato da una pressa idraulica verticale
IT1399528B1 (it) * 2010-03-31 2013-04-19 Hirschmann Impianto mobile di produzione di biocombustibile
GB2483426A (en) * 2010-06-15 2012-03-14 Brian David Ferbrache Manufacturing pellets or bricks from damp digested waste material
WO2012083084A2 (en) * 2010-12-15 2012-06-21 Gtl Energy Ltd Methods of drying biomass and carbonaceous materials
CN102080006A (zh) * 2011-02-01 2011-06-01 赣州中橙果业科技开发股份有限公司 柑橘皮渣生物质能颗粒及其压榨制备方法
ITTO20111068A1 (it) * 2011-11-21 2013-05-22 Vm Press Srl Macchina di trattamento di materiale a contenuto organico umido
US9423178B2 (en) * 2012-02-13 2016-08-23 Albert Avedis Mardikian Device for conversion of waste to sources of energy or fertilizer and a method thereof
US20130319261A1 (en) * 2012-06-01 2013-12-05 Altex Technologies Corporation Method and Apparatus for Material Densification
CN103215296B (zh) * 2013-03-22 2014-12-03 武汉伯远生物科技有限公司 一种多片段dna分子组装方法及应用
JP5591379B1 (ja) * 2013-07-04 2014-09-17 中外炉工業株式会社 成形装置
WO2015030691A1 (en) 2013-09-02 2015-03-05 Kolomyichenko Mykola Vitaliiovych Method of obtaining pellets from raw materials of organic origin and mobile unit for its realization
NL1040425C2 (nl) 2013-10-02 2015-04-07 Technologies Holding B V D Werkwijze en inrichting voor het scheiden van lichtere deeltjes en zwaardere deeltjes.
US11180391B2 (en) 2013-10-02 2021-11-23 Anaergia B.V. Method and device for processing solid waste
NL1040442C2 (nl) 2013-10-13 2015-04-14 Technologies Holding B V D Inrichting en werkwijze voor het persen van organisch materiaal uit afval.
US10012441B2 (en) * 2014-04-01 2018-07-03 Albert A. Mardikian Waste management system and method
US9174406B1 (en) 2015-02-05 2015-11-03 Msw Power Corporation Waste compactor system
US9399552B1 (en) 2015-02-05 2016-07-26 Msw Power Corporation Waste compactor system for vehicles
US9346231B1 (en) 2015-02-05 2016-05-24 Msw Power Corporation Waste compactor system
US20170064980A1 (en) * 2015-09-03 2017-03-09 Todd Michael Graus Portable lawn clipping silage processing method
CA3001749C (en) 2015-11-02 2023-08-08 Anaergia B.V. Method and device for processing solid waste
US10071405B2 (en) 2016-01-19 2018-09-11 Albert Mardikian Apparatus for thermal treatment of organic waste
US10363561B2 (en) 2016-01-19 2019-07-30 Albert Mardikian Apparatus for shredding of waste
US10919249B2 (en) 2016-02-19 2021-02-16 Albert Mardikian Apparatus for pressing and dehydrating of waste
US10596577B2 (en) 2016-02-19 2020-03-24 Albert Mardikian Systems for processing waste to form useable products and methods thereof
EP3464523B1 (en) * 2016-05-26 2024-01-10 ERS Fuel Inc. Method for forming a solid fuel element
MX2019001020A (es) * 2017-05-26 2019-06-10 Novelis Inc Sistema y metodo para hacer briquetas de polvo del ciclon a partir de sistemas de decapado.
CN108058427B (zh) * 2017-12-25 2019-01-08 唐山市丰南区丰汇科技有限公司 一种生物质固体燃料致密成型设备
WO2020014751A1 (en) * 2018-07-20 2020-01-23 Australian Frontier Products Pty Ltd A compaction machine and waste management facility and method
US10933603B2 (en) * 2019-06-12 2021-03-02 Ernest J. Sweetland, Iii Device for forming bio-logs and method therefor
CN112959801A (zh) * 2021-02-25 2021-06-15 无锡先导智能装备股份有限公司 一种撕胶装置
DE102022005085A1 (de) 2022-04-05 2023-11-16 Taprogge Gesellschaft Mbh Verfahren und System zur Verwertung eines biogenen Stoffs
DE102022108172B4 (de) 2022-04-05 2024-02-29 Taprogge Gesellschaft Mbh Behandlung einer Stoffmasse durch Pressen

Family Cites Families (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3172823A (en) * 1965-03-09 Process for hardening carbonaceous briquettes
US1484302A (en) * 1923-10-29 1924-02-19 Clarence Y Garrett Fire kindler
US2697979A (en) * 1952-06-10 1954-12-28 Du Pont Dewatering and compacting press
GB1397133A (en) * 1972-06-30 1975-06-11 Vickerys Ltd Dewatering press
US4015951A (en) * 1976-01-05 1977-04-05 Gunnerman Rudolf W Fuel pellets and method for making them from organic fibrous materials
US4308033A (en) * 1980-10-23 1981-12-29 Gunnerman Rudolf W Fuel pellet and process for making it by shaping under pressure an organic fibrous material
US4529407A (en) * 1981-06-25 1985-07-16 Pickering Fuel Resources, Inc. Fuel pellets
JPS6028495A (ja) 1983-07-26 1985-02-13 Hokuto Koki Kk バイオマス材料による燃料用成形品の製造方法
US4630535A (en) * 1984-10-12 1986-12-23 Regents Of The University Of Minnesota Method and apparatus for de-watering biomass materials in a compression drying process
US4996454A (en) * 1989-06-30 1991-02-26 Honeywell Inc. Hot clock complex logic
US5001975A (en) 1989-12-07 1991-03-26 Finden Kenneth A Apparatus and method for the production of dehydrated high density pelletized garbage
US4996918A (en) * 1990-02-28 1991-03-05 Carter Neil A Solid waste compactor with multiple receptacles
US5125931A (en) * 1990-09-24 1992-06-30 Dynecology Incorporated Sewage sludge disposal process and apparatus
FR2670711A1 (fr) * 1990-12-21 1992-06-26 Dumons Pierre Procede de traitement d'ordures ou dechets et presse perfectionnee pour sa mise en óoeuvre.
US5299142A (en) * 1992-04-06 1994-03-29 Marathon Equipment Company Method and apparatus for determining the fullness of a waste compactor
US5413746A (en) * 1992-06-10 1995-05-09 Birjukov; Mikhail V. Method for molding shaped products and an apparatus for carrying out same
SE505140C2 (sv) * 1992-11-04 1997-06-30 Roto Sieve Ab Kolvpress
US5636941A (en) * 1993-12-17 1997-06-10 Biosafe Landfill Technology, Inc. Landfill reclamation
US6043392A (en) * 1997-06-30 2000-03-28 Texas A&M University System Method for conversion of biomass to chemicals and fuels
US6692544B1 (en) * 2000-04-12 2004-02-17 Ecosystems Projects, Llc Municipal waste briquetting system and method of filling land
PL198194B1 (pl) * 2001-06-06 2008-06-30 Biotek Sp Z Oo Sposób wytwarzania paliwa stałego z biomasy
JP2003010899A (ja) 2001-07-05 2003-01-14 Mori Tekko Kk 研磨スラッジブリケット製造装置
AU2003226528A1 (en) * 2002-04-06 2003-10-27 Biojoule Limited Production of compact biomass fuel
AU2003249508A1 (en) 2002-08-12 2004-02-25 Michael John Guilfoyle Combustible fuel
GB2402398A (en) * 2003-06-02 2004-12-08 Alchemy Technologies Ltd Biomass briquette bound with lignin
NO320971L (no) * 2004-07-08 2006-02-20 Norsk Pellets Vestmarka As Fremgangsmate for fremstilling av brenselspellets
US8585788B2 (en) * 2006-03-31 2013-11-19 Coaltek, Inc. Methods and systems for processing solid fuel

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107858386A (zh) * 2012-04-11 2018-03-30 动力生物燃料公司 用于加工含木质纤维素的生物质的方法
CN108779406A (zh) * 2016-02-12 2018-11-09 拜奥开姆泰克股份公司 包含木质素的可燃物品
CN108779406B (zh) * 2016-02-12 2020-12-01 拜奥开姆泰克股份公司 包含木质素的可燃物品

Also Published As

Publication number Publication date
EP2176061A4 (en) 2012-05-30
HK1143344A1 (zh) 2010-12-31
PL2176061T3 (pl) 2014-09-30
EP2176061A1 (en) 2010-04-21
EP2176061B1 (en) 2014-04-02
US9713908B2 (en) 2017-07-25
US20100293846A1 (en) 2010-11-25
US20170282476A1 (en) 2017-10-05
WO2009011906A1 (en) 2009-01-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102149537A (zh) 生物质和其它含碳材料超级压紧成高内能燃料
Monteiro et al. Portuguese pellets market: Analysis of the production and utilization constrains
CN104271752B (zh) 用于加工含木质纤维素的生物质的方法
Gonzalez et al. Biomass to energy in the southern United States: Supply chain and delivered cost
CA2760840C (en) Pretreated densified biomass products and methods of making and using same
JP2024059830A (ja) 植物性材料およびリサイクルされた材料から、パルプ、エネルギーおよびバイオ派生物を製造するための、方法およびシステム
Clarke et al. Biomass densification for energy production
Samson et al. Assessment of pelletized biofuels
US11414613B2 (en) Methods of forming densified biomass
US20130247456A1 (en) Densified biomass products containing pretreated biomass fibers
Panchuk et al. Perspectives for developing and using the torrefaction technology in Ukraine
Cavalaglio et al. Recovery of vineyards pruning residues in an agro-energetic chain
CN212955034U (zh) 一种生物煤生产用螺旋冷却系统
Pavel et al. Biomass Processing from Agricultural Residual Production and Maintenance Operations when Cutting Trees and Vines
Dally et al. Utilization of olive husks for energy generation: A feasibility study
Parthiban et al. DENDRO BIOMASS RESOURCES FOR SOLID AND LIQUID FUEL GENERATION--OPPORTUNITIES AND CHALLENGES.
Larsson Fuel pellet production from reed canary grass
DE2639165A1 (de) Verfahren und einrichtung zur wirtschaftlichen und umweltfreundlichen verwertung von stoffen organischen ursprunges
CN112050226A (zh) 一种农林废物焚烧处理装置
Găgeanu et al. RECOVERY OF LIGNOCELLULOSIC WASTE FROM HORTICULTURE BY TABLETING
AU2013205685B2 (en) Densified Biomass Products Containing Pretreated Biomass Fibers
Kumar Torrefaction of Agricultural Residues.
Song et al. Production Potential and Logistics of Biomass Feedstocks for Biofuels
Gabhane et al. Current Lignocellulosic Biomass Logistics and Challenges
Nielsen et al. Biomass production, storage, and pretreatment for the production of solid biofuels

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C12 Rejection of a patent application after its publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20110810